与分子

集群的方式更多的是一种不同于分子分类自然比物理性质之一。分子有一个明确的作文和几何;无一例外簇可以任意数量的粒子,可能有几个几何图形。一群七的四种可能的结构氩原子所示图1最低,且未来三的高能结构氩13-atom集群的说明图2。13-atom集群的形式定期二十面体12氩原子在一个中央原子,特别稳定。

尽管他们的多重性结构,固定大小的小集群,经历振动小幅度的一个几何,从分子在很多方面上是没有区别的。如果这样的集群能源不够大的大小将他们分解成独立的部分,他们会认为其他几何图形,交替在这些结构形式。与传统分子这种现象是罕见的,但它不是未知的能量分子表现出超过一个结构和它们之间传递。

总之,小簇分子一样,通常被认为是分子,而非常大的集群非常类似于批量问题。属性的集群大小介于这两种极端情况之间可能喜欢或喜欢。

集群的准备

因为这些困难,大多数实验集群与集群进行孤立的气体阶段;一些研究已经完成与他们在解决方案或冰冻的矩阵。集群可以准备在气阶段然后在这种形式学习或捕获溶剂矩阵或到表面上。他们可能是由原子或分子凝结或直接从固体物质的爆破。在最普遍采用的方法,包含气体的气体集群材料冷却通过在高压下通过细孔或槽。扩大冷却气体迅速从最初的气温通常房间温度但如果集群材料高得多固体在房间温度温度高于不远绝对零度。例如,如果氩气以这种方式扩展,它凝结成集群,如果压力不太高,光圈不是太小;如果条件太极端,氩而不是变成雪和凝结。

惰性气体通常用作其他材料的介质,在气体或空想的状态,从烤箱运输或其他来源被气化,通过冷却的飞机,把它们变成集群。一个特别流行的固体和有趣的方法蒸发是强激光束的作用在固体表面上。通常被称为消融,这个过程是一种有效的手段,甚至汽化高度耐火材料固体碳。然后通过熔化的材料冷却飞机的惰性气体如氦或氩。

电离和排序的集群

一旦形成了集群,它们可以以多种方式进行了研究。的第一个技术只是电离集群,要么紫外线辐射从激光(通常)或通过电子的影响。气体电离集群由一个加速电场然后根据它们的质量(见分析质谱分析);这些结果立即显示集群中的原子或分子的数量。分析产量的相对丰度分布的集群大小不同的光束。如果实验是用相当大的护理,丰度分布对应于真实的不同大小的簇的相对稳定性。然而,像许多实验与集群,这些可以提供结果一致平衡反映这些相对稳定性的条件,或者他们可以给结果,反映了利率的cluster-forming过程而非平衡特征,因为后者可能需要更长的时间来达到所需的时间比形成集群。的一些影响在此类实验中发现的丰度是下面讨论的部分结构和性能:结构。

因为集群形成的条件,他们的发行版包含许多不同的大小和,在某些情况下,不同的形状。因为化学家试图描述的一个大小和几何形状,集群必须先分类的基础。如果集群负责,他们可以根据大小与被分离质谱计各种带电粒子,根据它们的质量大约相同的能量。这通常是完成通过偏转集群或离子在电场或磁场;质量越小,更大的偏差。这是最有效的方法之一,准备一束的质量只有一个选择。它不会消除多个结构的问题,然而。

一种技术,有时可以用于集群根据它们的大小和结构是一个两步的过程中,一次一个集群的物种是兴奋的光从激光,然后从第二束激光电离与光。这个过程称为共振双光子电离,是高度选择性如果集群分离有适度的不同吸收光谱。因为这是经常的,方法是相当强大的。作为实验者第一激动人心的激光的波长,不同光谱产生,包括这些波长的光激发集群。如果第二个电离激光的波长不同,方法也收益率电离势,最低能量的光子电离梁必须具备为了把一个电子的集群。这些数据有助于揭示集群的力量结合在一起,表明集群将如何反应原子,分子,或其他集群。

计算机模拟集群行为的

一个强大的工具为研究集群行为的计算机模拟。如果单个原子或分子间的作用力的性质在集群是已知的,那么一个可以构造一个计算机模型来表示这些原子或分子的行为通过求解方程运动的集群。描述了集群在经典力学方面,解决repeatedly-namely牛顿运动方程,力等于质量乘以加速度,力量取决于所有粒子的瞬时位置。因此,这些方程同时相互关联的方程;是一套有三个(每个粒子的瞬时三坐标)每个原子或分子。结果有三种形式:(1)原子的位置和坐标,给出表,(2)整个集群的平均属性,或(3)动画。表太麻烦,大多数情况下和特定的平均属性经常调查员寻求什么。动画序列显示相同的内容表但远比广泛的表做的更有效率。事实上,动画有时科学家揭示大大超过预计。

还可以构建基于集群的计算机模型量子力学而不是牛顿的经典力学。这尤其适合集群的氢和氦,因为小的质量组成原子使其能,他们揭示了波浪般的性格,所有展品根据问题量子力学。相同的数据推论可以提取量子从经典的力学计算,但是动画等的制备和可视化集群更要求比传统机械同行。